Elekrostatyka

Elektryzowanie przez potarcie polega na przejściu elektronów z jednego ciała do drugiego. Całkowity ładunek układu tych ciał nie zmienia się.

Jednostką ładunków jest 1 kulomb. Ładunek taki odp. ładunkowi ok. 6,25 x 1018 elektronów

1 mikrokulomb (mikroC) = 10-6C

Wartość siły wzajemnego oddziaływania naelektryzowanych kulek umieszczonych w pewnej odległości od siebie jest wprost proporcjonalna do iloczynu wartości ładunków zgromadzonych na kulkach.

F=kQ1Q2/r^{2},

gdzie: k-stała elektryczna,

F-siła elektryczna

Do przewodników należą: metale, grafit: roztwory wody kwasów, zasad, soli. Ciała pozbawione elektronów wobodnych lub innych nośników ładunku (jonów dodatnich czy ujemnych), które mogą się swobodnie poruszać w ich wnętrzu nazywamy izolatorami. Nie przewodzą ładunków elekt. Zaliczamy do nich: porcelanę, ebonit, gips, pcv, papier szkło. Indukcja polega na przemieszczaniu się ładunków elektrycznych w przewodniku lub izolatorze pod wpływem ciał nieelektrycznych.
(Indukcja elektryczna)

Elektryzowanie ciała przewodzącego przez indukcje polega na przemieszczaniu się w jego wnętrzu elektronów swobodnych pod wpływem ładunku zbliżanego ciała naelektryzowanego. Zbliżanie ciała naelektryzowanego do izolatora powoduje jego polaryzacje elektryczną.

W układzie ciał izolowanych elektrycznie od otoczenia całkowity ładunek (suma ładunków dodatnich i ujemnych) nie ulega zmianie. Ładunek może jedynie przemieszczać się z jednego ciała (lub jego części) do innego ciała (lub jego części).

Pole centralne – to pole elektrostatyczne wytworzone przez ładunki znajdujące się na metalowej kuli lup przez ładunki unktowe. Pole jednorodne – wytworzone jest przez dwóch płytek równoległych, naładowanych różnoimiennie.

Elektryzowanie przez dotyk – polega na dotknięciu tego ciała innym ciałem naelektryzowanym. W efekcie oba ciała są naelektryzowane ładunkiem tego samego znaku.

Prawo Coulomba: wartość siły wzajemnego oddziaływania naelektryzowanych kulek umieszczonych w pewnej odległości od siebie jest wprost proporcjonalna do iloczynu wartości ładunków zgromadzonych na kulkach i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości miedzy ich środkami.

Posted in Referaty | Leave a comment

Droga Mleczna

Droga Mleczna jest galaktyką spiralną, liczącą około 500 miliardów gwiazd. Powstała z olbrzymiej chmury gazowo-pyłowej ok. 10 miliardów lat temu. W jej wnętrzu znajduje się gęste sferyczne jądro, złożone też z gwiazd które może też zawierają czarną dziurę. Wokół jądra rozciąga się dysk ukształtowany w ramiona spiralne, zawierający młode gorące gwiazdy. Jądro i dysk otacza rzadkie halo z bardzo starych gwiazd.. nasza galaktyka ma jądro o średnicy około 10 000 lat świetlnych, dysk o średnicy ok. 100 000 lat świetlnych, oraz halo o średnicy ok. 50 000 lat świetlnych. Układ Słoneczny z chmurą Opika-Oorta o średnicy zaledwie 3 lat świetlnych wydaje się niewielki. Słońce krąży wokół centrum galaktyki z prędkością ok. 220 km/s. Jedno okrążenie trwa ok. 250 milionów lat; dotychczas zatem Słońce dokonało około 15, 20 obiegów

Centrum Drogi Mlecznej – zdjęcie z satelity COBE, zrobione w podczerwieni w 1990. Droga Mleczna jest typową spiralną galaktyką z centralnym wybrzuszeniem

Spiralna galaktyka NGC 4603, odległa o 108 mln lat świetlnych, najodleglejsza zlokalizowana galaktyka zawierająca gwiazdy zmienne – cefeidy. Zidentyfikowano w niej ponad 36 cefeid. Zdjęcie z kosmicznego teleskopu Hubble’a

Galaktyka, nazwa układu gwiazd i materii międzygwiezdnej, do którego należy Słońce wraz z Układem Słonecznym. Nazwa pochodzi od greckiego gala (mleko), ponieważ płaszczyzna równika Galaktyki pokrywa się z płaszczyzną Drogi Mlecznej. Z tego powodu nazywa się nieraz Galaktykę Układem Drogi Mlecznej, zachowując nazwę Droga Mleczna dla pasa na niebie, w którym występuje największe skupienie gwiazd i materii międzygwiazdowej.
GROMADY GALAKTYK

Gromady galaktyk. Większość galaktyk należy do gromad, czyli grup galaktyk powiązanych siłami oddziaływania grawitacyjnego. Nasza galaktyka wchodzi w skład niewielkiej gromady o nieregularnych kształtach, zwanej Układem lokalnym. Gromady nieregularne liczą od kilku do kilkudziesięciu tysięcy galaktyk różnych typów, natomiast gromady regularne o kulistym kształcie skupiają 1000 gęsto upakowanych galaktyk, w większości eliptycznych. Nawet przy tak gęstym upakowaniu galaktyki odległe są o setki tysięcy lat świetlnych. Sąsiednie galaktyki tworzą większe struktury zwane Supergromadami. Supergromady grupujące gromady galaktyk, należą do największych tworów we wszechświecie. Typowa Supergromada zawiera około 10 gęstych gromad ułożonych w kształt wijącego się pasam czy też włókna o długości dochodzącej do 100 milionów lat świetlnych między takimi gromadami istnieją olbrzymie puste przestrzenie. Nasza gromada Układ Lokalny wchodzi w skład Supergromady Lokalnej, liczącej kilkaset gromad.

Posted in Uncategorized | Leave a comment

Magnetyzm

Ferromagnetyk-cialo zbudowane z domen magnetycznych, wykazuje silne wlasciwosci magnetyczne. domeny magn.- bardzo male obszary stalego namagnesowania. pole magnetyczne- własnosc przestrzeni polegajaca na tym,ze na umieszczony w niej magnes lub poruszajacy sie ladunek elektryczny dzialają sily magnetyczne.pole magnetyczne wewnatrz solenoidu to pole jednorodne.zrodlem p. magnet. jest magnes, igla magnet., ziemia, ruchomy ladunek elektr., namagnesowany metal. sposobami jego wzmocnienia elektrom. to zwik. pradu plynacego przez zwojnice i liczby zwojow w zwoj. magnes trwaly- ferromagnetyk po uporzadkowaniu domen magnetycznych namagnesowanie- proces polegajacy na uporzadkowaniu domen magnetycznych w ferromagnetykach
Wokol przewodnika przez ktory plynie prad elektr. istnieje p.magnetyczne. ulozenie biegunow p.magnetycznego przewodnika (np zwojnicy) przez ktory plynie prad, zalezy od kierunku przeplywu pradu.
r.prawej dloni: dosw. oersteda! jezeli prawa dlonia obejmiesz przewodnik tak ze kciuk wskaze kierunek przeplywu pradu elek. w przewodniku, to zgiete pozostale palce wskaza zwrot linii pola magnetycznego.elektromagnes -zwojnica z umieszczonym wewnatrz niej rdzeniem ze stali miekkiej.
magnes podkowasty- rownolegle linie pola magnetycznego.przew. kolowy- przewodnik w ksztalcie kola zwojnica- układ przewodników kołowych (selonoid). sila elektrodynamiczna(magnetyczna)- sila, ktora dziala na przewodnik, przez ktory plynie prąd, umieszczony w polu magnetycznym F=B*I*l
I-natezenie pradu[1A]
B-indukcja magnetyczna pola[1T]
l-dl.przewodnika [1m]
silnik elektryczny- maszyna elektryczna przetwarzajaca en. elektryczna na en. mechaniczna. r.lewej dloni- okresla kierunek i zwrot sily elektrodynamicznej.
Indukcja elektromag.- zjawisko wzbudzenia pradu elektry. w obwodzie wskutek zmian p. magnetycznego. prad przemienny- prad elektryczny o kierunku zmieniajacym sie ze stala częstotliwością ktorego wykresem I=f(t) jest sinusoida. prad indukcyjny- prąd elektr. plynacy w zamknietym obwodzie umieszczonym w zmiennym polu magnetycznym.pradnica- urzadzenie ktore en. mech. zmienia na en. elektr. Transformator-urz. sł. do przekazywania en.elektr. z jednego obwodu pradu przemiennego do innego obwodu, z jednoczesną zmiana napiecia i natezenia pradu. p.elektromag- przenikajace sie nawazajem zmienne pole magnetyczne i zmienne pole elektryczne.fale elektromag- zmiany pola elektry. i magnetycz. rozchodzace sie w postaci fali w przestrzen.
prąd indukcyjny: a) zwojnice umiescic w poblizu 2 zwoj.
w ktorej zmieniamy kierunek pradu
b) …. w ktorej włączamy i wyłaczamy prad. c)… w ktorej zmieniamy opor,
d) w poblizu zwojnicy zasilanej pradem zmiennym. e) w poblizu wirującego magnesu lub zwojnicy z pradem.

nie ma tu oczywiscie wszystkiego ale wazniejsze rzeczy raczej tak :)

Posted in Ściągi | Leave a comment

Maria Skłodowska-Curie

Skłodowska-Curie Maria
Urodzona 7.XI.1867r. w Warszawie – zmarła 4.VII.1934r. w Sancellemoz, Sabaudia, Szwajcaria. Wybitna polska fizyczka i chemiczka, dwukrotna laureatka nagrody Nobla, współtwórczyni nauk o promieniotwórczości, autorka pionierskich prac z fizyki i chemi jądrowej.
Urodziła się jako ostatnie, piąte dziecko Władysława (nauczyciela matematyki i fizyki w gimnazjum) i Bronisławy. Kształciła się początkowo na prywatnej pensji, a nstępnie w gimnazjum rządowym w Warszawie, które ukończyła w 1883 z wyróżnieniem. Kiedy rodzina popadła w poważne kłopoty finansowe podjęła pracę jako nauczycielka. W latach 1884-85 uczęszczała na wykłady nielegalnego Uniwersytetu Latającego, przygotowując się do podjęcia studiów. W wieku 18 lat przyjęła posadę guwernantki we wsi Szczuki pod Płockiem. Zarobione pieniądze odkładała na studia zagraniczne; część przeznaczała także na pomoc studiującej w Paryżu siostrze Bronisławie.
W 1889 powróciła do Warszawy. Jej kuzyn J. Boguski, który kierował pracownią fizyczną Laboratorium Muzeum Przemysłu i Rolnictwa, umożliwił Skłodowskiej-Curie korzystanie tejże pracowni, dzięki czemu przyszła noblistka opanowała podstawy analizy chemicznej i zetknęła się z pracą naukowo-badawczą. 1891 wyjechała na studia na Sorbonę do Paryża, a dwa lata póżniej uzyskała licencjat z fizyki z piewszą lokatą (była jedyną kobietą z pośród 66 kandydatów). Po powrocie do kraju podjęła próbę kontynuowania pracy naukowej na uczelniach wyższych Lwowa i Krakowa. W Krakowie nie przyjęto jej kandydatury na asystentkę katedry fizyki, gdzie pragnęła rozwijać swoje badania nad magnetyzmem, jednak władze uczelni nie zdecydowały się na podjęcie precedensowej decyzji o zaangażowaniu kobiety-naukowca(uczelnia nie przyjmowała kobiet nawet na studia). Skłodowska-Curie powróciła więc do Paryża i rozpoczęła prace w laboratorium Lippmana, a rok póżniej uzyskała licencjat z matematyki. W tym czasie zaprzyjaźniła się z wybitnym naukowcem, fizykiem Piotrem Curie(1859-1906), z którym połączyły wspólne zainteresowania, a następnie uczucie. 25.VII.1895 odbył się ich ślub. Małżeństwo to zapoczątkowało także współpracę naukową. Dwa lata po ślubie przyszła na świat pierwsza córka, Irena. W 1898 Skłodowska-Curie przedstawiła samodzielną pracę Własności magnetyczne zahartowanej stali, która była podstawą do pracy dyplomowej.
Przygotowuąc się do pracy doktorskiej, Skłodowska-Curie zgłosiła się do H. Becquerela z prośbą o umożliwienie jej pracy badawczej pod jego kierownictwem. Pierwsze badania nad ciężkimi pierwiastkami rozpoczęła w prymitywnych warunkach, posługując się elektroskopem połączonym z komorą jonizacyjną. Poddając związki uranowe różnym czynnikom chemicznym oraz badając ich promeniowanie, stwierdziła, że należy ono do uranu, niezależnie od tego, w jakim związku chemicznym pierwiastek ten występuje. Zauważyła również, że oddziaływania zewnętrzne nie wywierają żadnego wpływu na własność uranu.
Skłodowska-Curie nazwała tę cechę materii – jako pierwsza na świecie – radioaktywnością. Wkrótce rozpoczęła również badania w poszukiwaniu innych pierwiastków, wysyłających naturalne promieniowanie; analizowała m.in. blendę smolistą, która niespodziewanie wykazała znacznie silniejszą aktywnośc nią sole uranu Becquerela. Wkrótce też silne właściwości promieniotwrcze zaobserwowała w inym pierwiastku – torze.
Piotr Curie zainteresowany obserwacjami i wnioskami Skłodowskiej-Curie, przerwał swoje badania krystalograficzne i wspólnie z małżonką rozpoczął badania mające na celu wyjaśnienie tego zjawiska. Curie zajął się fizyczną stroną eksperymentów, udoskonalając aparaturę pomiarową, natomiast Skłodowska-Curie rozpoczęła przygotowania do pracy analityczno-chemicznej. Wykorzystując umiejętność łączenia metod fizycznych i chemicznych, przystąpili do systemetycznej analizy blendy uranowej przy użyciu zjawiska piezoelektrycznego. W wyniku długotrwałych doświadczeń i po wykozystaniu blisko tony blendy uranowej kuż po odseparowaniu uranu stwierdzili promieniotwórczość uwidaczniającą się w dwu frakcjach. Przeprowadzone badania jednej z tych frakcji, zmierzających do wydzielenia bizmutu, do[prowadziło do wykrycia nowego pierwiastka promieniotwórczego, który na cześć ojczyzny polskiej badaczki nazwali polonem (Po). Preparaty tego pierwiastka miały aktywność kilka tysięcy razy większą od soli uranowej.
Badania innych frakcji, prowadzone we współpracy z chemikiem G. Bemontem (1867-1932), wykazały, że obok baru wytrąca się nieznany do tej pory pierwiastek, o bardzo wysokiej aktywności, milion razy większej od soli uranu i o bardzo długim okresie rozpadu. Małżonkowie pierwiastek ten nazwali radem (Ra) od francuskiego słowa radie – promienisty. Mniej więcej w tym samym czasie Skłodowska-Curie i Piotr Curie zbadali także promieniotwórczość toru (Th). Na drodze obróbki chemicznej udało im się wydzielić z toru substancje pochodne o aktywności znaczni większej od toru, którym nadano nazwy mezotor, tor X itp.
W 1900 roku na Międzynarodowym Kongresie Fizyki małżonkowie Curie przedstawili sprawozdanie, w których opisali wyniki dotychczasowych badań. Od jesieni tego samego roku Skłodowska-Curie pracowała w Wyższej Szkole Normalnej w Sevres. W 1903 Skłodowska-Curie otrzymała doktorat i jako pierwsza kobieta – nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za pracę nad promieniotwóczością
Od 1904 kierowała labolatorium przy katedrze fizyki prowadzonej przez męża na Sorbonie. W tym samym roku rodzina Curie powiększyła się o córkę Ewę.
W 1906 w tragicznych okolicznościach zginął Curie (zotał stratowany przez wóz konny). Po jego śmierci Skłodowka-Curie objęła katedrę fizyki, o w 1908 została profesorem tytularnym. W 1910 opublikowano jej podstawową pracę o promieniotwórczości. W tym samy czasie wraz z francuskim chemikiem A.L. Debiernem otrzymała metaliczny rad. W 1911, podczas I Kongresu Solvajowskiego w Brukseli, spotkała się z najwybitniejszymi naukowcami epoki, m.in. A. Einsteinem, M.K. Planckiem.
W listopadzie 1911 przyznano jej pierwszej na świecie drugą nagrodę Nobla, tymrazem z chemii, za pracę nad wartościami chemicznymi i fizycznymi polonu i radu ora za prace dotyczące metod wyodrębniania, oczyszczania i pomiaru aktywności pierwiastków promieniotwórczych. W 1914 Skłodoska-Curie założyła Instytut Radowy w Paryżu im. Piotra Curie. W 1964 w Istytucie zostało otwarte Muzeum Curie dedyowane całej rodzinie: Marii, Piotrowi, ich córce Irenie i zięciowi F. Joliot-Curie.
Kiedy wybuchła I wojna światowa Skłodoska-Curie wraz z córką Ireną zorganizowały polowe stacje służby rentgenologicznej, w których same brały aktywny udział i szkoliły personel. W kolejnych latach Skłodowska-Curie kontynuowała badania naukowe, koncentrując się na problemie promieniotwórczości polonu, aktynu i izotou toru, pracowała w Intytucie Radowym, dużo podróżowała – uczestniczyła w licznych konferencjach i zjazdach naukowych.
Skłodowska-Curie wiele uwagi poświęcała kwestii promieniowania polonu, twierdząc, że zjawiska promieniotwórczości nie mogą ograniczać się do kilku ciężkich pierwiastków, lecz powinny występować w mniejszym lub większym stopniu we wszystkich pierwiastkach chemicznych; prowadziła prace wiążące się bezpośrednio z zagadnieniem trwałości jąder atomowych i doskonaliła metody otrzymywania slnych źródeł promieniowania – owe źródła polowe pozwoliły Irenie Joliot-Curie i jej mężowi, Fryderykowi Joliot, odkryć sztuczną promieniotwórczość. W tym czasie, w 1918, Irena uzyskała licencjat z fizyki i zotała asystentką Skłodowskiej-Curie.
W 1921 na zaproszenie amerykańskiej dziennikarki M. Mattingley Skłodowska-Curie wraz z córkami przebywała w USA, tam spotkała się z prezydentem W.G. Hardingiem, a od amerykańskich kobiet otrzymała w prezencie gram radu. W 1922 pracowała na rzecz Międzynarodowej Komisji Współpracy Intelektualnej Genewie, została też członkinią Akademii Medycyny. W Warszawie stworzył grupę badawczą, utrzymywała też kontakty z wiloma wybitnymi fizykami. W 1925 przybyła do kraju i wzięła udział w poświęceniu kamienia węgielnego pod Instytut Radowy w Warszawie.
W 1929 po raz kolejny Skłodowska-Curie odwiedziła USA, gdzie m.in. odebrała doktorat honoris causa nadany przez Uniwersytet Św. Wawrzyńca, brała też udział w jubileuszu Edisona. Do Polski ponownie zawitała w 1932 na otwarcie Instytutu Radowego im. Skłodowskiej-Curie w Waszawie, dzięki hojności społeczeństwa.
W 1933 pprowadziła ostatnie wykłady w Sorbonie. W 1934 zaczęły występować u niej wyraźne objawy anemii złośliwej (białaczki). Zmarła w sanatorium Sancellemoz w Sabaudii, na skutek choroby spowodowanej długoletnią pracą z substancjami promieniotwórczymi. Pochowano ją w Sceaux pod Paryżem.

Posted in Referaty | Leave a comment

Optyka

ZWIERCIADŁA
Zwierciadłem nazywamy każdą wypolerowaną, gładką powierzchnię. Dzielimy je na płaskie i kuliste. Kuliste dzielimy na wypukłe i wklęsłe. W zwierciadłach kulistych obrazy są : zwiększone lub pomniejszone; proste lub odwrócone; rzeczywiste lub pozorne. W przypadku zwierciadeł kulistych możemy określić promień krzywizny jak również ogniskową, która jest równa połowie promienia krzywizny. Ognisko jest to punkt, w którym skupiają się promienie odbite od zwierciadła. Przy pomocy zwierciadeł wypukłych otrzymujemy zawsze obrazy proste, pozorne i zmniejszone.

SOCZEWKI
Soczewki są to ciała przezroczyste ograniczone dwoma płaszczyznami z których co najmniej jedna nie jest płaska. Wyróżniamy soczewki wypukłe i wklęsłe.
Do soczewek wypukłych zaliczamy : dwuwypukłą, płąskowypukłą, wklęsłowypukłą. Soczewki wypukłe są soczewkami skupiającymi lub zbierającymi.
Rodzaje soczewek wklęsłych : dwuwklęsła, płaskowklęsła, wypukłowklęsła. Soczewki wklęsłe są soczewkami rozpraszającymi.

ZDOLNOŚĆ SKUPIAJĄCA
Zdolnością skupiającą soczewki nazywamy odwrotność ogniskowej. Jednostką jest 1 dioptria. Zdolność zbierająca soczewki wynosi 1 D jeśli jej ogniskowa jest równa 1 m. Dla soczewek skupiających wielkość ta jest dodatnia, dla rozpraszających – ujemna. Jeżeli przez soczewkę przechodzi wiązka monochromatyczna po przejściu promienie nie przecinają się w jednym punkcie i ta wada nazywa się abberacją sferyczną. Jeżeli obrazy przedmiotów mają barwne obwódki mamy wtedy do czynienia z abberacją chromatyczną. Wady soczewek można usuwać stosując układy soczewek. Wartość ogniskowej soczewki można obliczyć na podstawie zależności :
F – ogniskowa
N21 – współczynnik załamania materiału z którego
wykonano soczewkę względem ośrodka otaczającego
r1, r2 – promienie krzywizny.

Jeżeli powierzchnia kulista ograniczająca soczewkę i jej środek krzywizny leżą po przeciwnych stronach soczewki wówczas promień krzywizny traktujemy jako dodatni. Gdy leżą one po tej samej stronie soczewki to promieniowi przypisujemy znak minus.

PRZYRZĄDY OPTYCZNE
Są stosowane w celu
-wytwarzania obrazów (aparat fotograficzny, projektor)
-powiększenia kąta widzenia (lupa, mikroskop, luneta)

OKO
Gałka oczna składa się z :
a)białkówka ( twardówka ) do niej przyczepione są mięśnie poruszające gałką oczną
b)przednia część twardówki stanowi przeźroczysta rogówka wrażliwa na ból, przepuszczająca promienie świetlne, jest stale zwilżana przez łzy
c)naczyniówka ku przodowi przechodzi w tęczówkę, która pełni funkcję przesłony reguluje średnicę otworu – źrenicy na granicy między twardówką, a rogówką – naczyniówka tworzy ciałko rzęskowe do tego ciałka przymocowana jest soczewka, zaś mięsień rzęskowy odgrywa ważną rolę w akomodacji oka
d)tęczówka – ma kształt pierścienia w samym jej środku znajduje się źrenica która reguluje ilość światła dostającego się do oka
e)siatkówka to błona wewnętrzna gałki ocznej, , zawiera ona komórki światłoczułe tzw. fotoreceptory,
f)ciało szkliste wypełnia wewnętrzną przestrzeń, zawiera 98 % wody,
Oko zaopatrzone jest w soczewkę zbierającą tzw. soczewkę krystaliczną. Proces dostosowania oka do danej odległości nazywa się akomodacją oka. Oko może widzieć w odległości od ok. 8-10 cm do nieskończoności. Odłegłość dobrego widzenia wynosi ok. 25 cm. W przypadku oka możemy mieć do czynienia z wadami wzroku. W oku krótkowzrocznym gałka oczna jest za długa, zaś w oku dalekowzrocznym gałka ta jest za krótka.

RZUTNIK
Rzutnik składa się z obiektywu, który jest układem soczewek i działa jak soczewka zbierająca. Przedmiot umieszczony jest w odległości zawartej między ogniskową a podwójną ogniskową tej soczewki. Obraz jest rzeczywisty, powiększony, odwrócony.

APARAT FOTOGRAFICZNY
Składa się z układu soczewek zwanych obiektywem. Obraz jest rzeczywisty, pomniejszony.

LUPA
Jest soczewką zbierającą. Przedmiot umieszcza się w odległości mniejszej niż ogniskowa. Opraz jest pozorny, prosty i powiększony.
Powiększenie w lupie
Oko nie akomodowane p = w/f
Oko akomodowane p=w/f + 1

MIKROSKOP
Składa się z dwóch układów soczewek zwanych obiektywem i okularem. Przedmiot znajduje się w odległości zawartej między ogniskową i podwójną ogniskową. W mikroskopie otrzymujemy obraz powiększony, pozorny i odwrócony.
Powiększenie w mikroskopie
L – odległość między ogniskową obiektywu i okularu
W – odległość dobrego widzenia
F1 – ogniskowa obiektywu
F2 – ogniskowa okularu.
P =(L*W)/(F1*F2)

LUNETA
W lunecie otrzymujemy obraz odwrócony, pozorny, powiększony. W lunecie ziemskiej wyposażonej w dodatkową soczewkę otrzymujemy obraz prosty

PRZEJŚCIE ŚWIATŁA PRZEZ PRYZMAT
Kąt odchylenia
E=af1+af2 – fi
E=(n12 – 1)*fi

W pryzmacie można otrzymać zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia.
Odchylenie promienia świetlnego wywołanego przez pryzmat zależy od kąta padania fali świetlnej na pryzmat, współczynnika załamania światła w pryzmacie oraz od kąta łamiącego pryzmatu.
Światło białe po przejściu przez pryzmat ulega również zjawisku rozszczepienia.
Przejście światła monochromatycznego przez płytkę równoległościenną. Światło po przejściu przez taką płytkę jest równoległe do pierwotnego kierunku.

POLARYZACJA ŚWIATŁA
Światło naturalne nie jest polaryzowane. W promieniu takiego światła zachodzą drgania we wszystkich płaszczyznach prostopadłych do tego kierunku. Fale nazywamy spolaryzowaną liniowo gdy drganie odbywa się tylko w jednym kierunku prostopadłym do kierunku rozchodzenia się fali. Spolaryzować można tylko fale poprzeczną.
Przy przechodzeniu światła przez powierzchnię graniczną między dwoma ośrodkami część ulega odbiciu. Światło odbite jest spolaryzowane jeżeli wiązka pada na powierzchnię graniczną pod określonym kątem.
Polaryzacja przy podwójnym załamaniu. Załamaniem podwójnym nazywamy zjawisko polegające na tym że przy wchodzeniu światła do różnych ośrodków promień padający dzieli się na dwa promienie : zwyczajny i nadzwyczajny. Promienie te biegną w różnych kierunkach i są spolaryzowane w płaszczyznach wzajemnie prostopadłych.

PRAWO BREWSTERA
Jeżeli niespolaryzowany promień światła pada na powierzchnię przeźroczystego dielaktryka pod takim kątem alfa (nazywa się go kątem Brewstera) że promień odbity i promień załamany tworzą kąt prosty, to promień odbity jest całkowicie spolaryzowany liniowo. Promień załamany jest spolaryzowany częściowo. Drgania elektryczne w promieniu odbitym zachodzą prostopadle do płaszczyzny, w której leżą wszystkie trzy promienie.

FOTOMETRIA WIZUALNA
Światłość (natężenie źródła światła) – Kandela (1cd) jest światłością z jaką świeci w kierunku normalnym powierzchnia 1/600 000 m2 ciała czarnego jeżeli temperatura równa jest temparaturze krzepnięcia platyny przy ciśnieniu normalnym 1013 hPa.
Strumieniem świetlnym nazywamy iloczyn natężenia światła i kąta bryłowego w głąb którego wysyłane jest światło.
F = J*w 1 lumen=1kandela*1steradian
F=SJdw
F=4pi*J (przy pełnym kącie bryłowym)

F – strumień – jednostka 1 lumen
J – natężenie światła
W – kąt bryłowy
Kątem bryłowym nazywamy stosunek pola wycinka kuli do kwadratu jej promienia. Jednostką jest steradian.
W=S/r2
Natężenie oświetlenia E=F/S – jednostka 1 luks

Pomiar natężenia światła ( do pomiaru służy fotometr – jego zasada działania opiera się na metodzie porównawczej)
E=J/r2
J1/r12 = J2/r22

Posted in Referaty | Leave a comment

Układ słoneczny

SŁOŃCE, najbliższa Ziemi gwiazda, centralne ciało Układu Słonecznego, główne źródło energii docierającej do Ziemi i najjaśniejszy obiekt na niebie. Słońce jest niedużą gwiazdą o jasności absolutnej 4m,84 (jasność obserwowana -26m,7 *wielkość gwiazdowa). Masa Słońca wynosi 1,991ţ1030 kg (332 958 mas Ziemi), promień 696 tys. km (1,8 razy większy od średniej odległości Ziemia–Księżyc), średnia gęstość 1,41 g/cm3, przyspieszenie grawitacyjne na powierzchni 274 m/s2, temperatura fotosfery około 6000 K, temperatura centrum około 16 mln K; moc promieniowania słonecznego jest równa 3,826ţ1026 J/s; obrót Słońca dookoła osi jest niejednorodny: najszybszy na równiku (okres 25 dni), najwolniejszy przy biegunach (ponad 31 dni); średnia odległość Ziemi od Słońca wynosi około 149 600 000 km. Słońce znajduje się w odległości około 8 kpc (*parsek) od centrum Galaktyki, w pobliżu płaszczyzny Drogi Mlecznej; w stosunku do gwiazd otaczających Słońce porusza się z prędkością około 20 km/s w kierunku gwiazdozbioru Herkulesa. Słońce jest ciałem gazowym o kształcie prawie kulistym. Składa się w przeważającej części z wodoru (72,7% masy) i helu (26,2% masy); wykryto też na nim obecność tlenu (0,7%), węgla (0,3%) i azotu (0,1%) a także magnezu, krzemu, siarki, żelaza, wapnia, niklu, sodu, glinu i in. oraz niektórych prostych cząsteczek, np. CN, OH, CH, NH.
Źródłem energii promieniowanej przez Słońce są reakcje termojądrowej przemiany wodoru w hel, zachodzące w jego wnętrzu, zwłaszcza przemiany tzw. cyklu proton-proton. W wyniku tego cyklu reakcji 4 protony (jądra wodoru) łączą się w cząstkę ˇ (jądro helu), przy czym wydziela się energia w ilości 4,27ţ10–12J na jedną przemianę. Warunkiem koniecznym zachodzenia tych reakcji jest temperatura kilkunastu mln K panująca w jądrze Słońca (gęstość materii osiąga tam wartość rzędu 100 g/cm3). Produkowana w jądrze Słońca energia jest przenoszona w postaci promieniowania ku jego powierzchni, ulegając w kolejnych warstwach Słońca absorpcji i ponownej emisji. W górnych warstwach wnętrza Słońca dominującym mechanizmem transportu energii jest konwekcja termiczna.
Na zewnętrzną warstwę Słońca, która stanowi jego atmosferę, składają się: fotosfera, będąca najgłębszą jej warstwą (widoczną gołym okiem), chromosfera, będąca warstwą przejściową, oraz korona słoneczna. W fotosferze temperatura maleje z wysokością od około 6000 K do około 4500 K, gęstość materii spada od około 5ţ10–7 g/cm3 do 4ţ10-10 g/cm3. Na powierzchni fotosfery obserwuje się występowanie tzw. granul, tj. obszarów (o rozmiarach około 1000 km) jaśniejszych (o temperaturze około 100 K wyższej od otaczającej je fotosfery), będących wynikiem zachodzących pod fotosferą ruchów turbulentnych materii. Począwszy od dolnej warstwy chromosfery temperatura rośnie z wysokością, by po przejściu przez warstwę przejściową osiągnąć w dolnej części korony wartość rzędu 1 mln K (wzrost ten tłumaczy się dodatkowym grzaniem atmosfery Słońca w wyniku chaotycznych ruchów podfotosferycznej warstwy konwektywnej). Z korony odbywa się ustawiczny wypływ materii, która w postaci wiatru słonecznego (strumień całkowicie zjonizowanej wodorowo-helowej plazmy poruszającej się z prędkością około 300-800 km/s) przenika przestrzeń międzyplantarną; wypływ materii z korony powoduje spowalnianie rotacji Słońca. W atmosferze Słońca obserwuje się wiele zjawisk o zmieniającym się okresowo (średnio z okresem około 11,4 lat) natężeniu. Całokształt tych zjawisk, na które składa się m.in. występowanie w fotosferze plam słonecznych i pochodni, a w chromosferze rozbłysków i protuberancji, oraz zmiany kształtu i wielkości korony, nosi nazwę słonecznej aktywności. Jej przyczyną są zmiany zachodzące w polu magnetycznym Słońca.
Na Ziemię dociera znikoma część całkowitej energii promieniowania słonecznego, ale i tak na powierzchnię 1 m2 ustawioną prostopadle do promieni pada około 1370 J/s (tzw. stała słoneczna). Niewielka część energii traconej przez Słońce przypada na strumień wiatru słonecznego oraz promieniowanie ultrafioletowe, rentgenowskie i strumienie cząstek. Ilość traconej w ten sposób energii zależy od aktywności Słońca związanej z ilością plam słonecznych.
Aktywność słoneczna jest źródłem wielu zjawisk zachodzących w górnych warstwach atmosfery Ziemi, jak zakłócenia pola geomagnetycznego, stanu jonosfery, występowanie zórz polarnych itp.; mają one wpływ na łączność radiową na Ziemi. Przypuszcza się, że Słońce po powstaniu było znacznie bardziej aktywne niż obecnie, a jego obrót odbywał się około 10 razy szybciej.

MERKURY, astr. najbliższa Słońca, przedostatnia co do wielkości planeta Układu Słonecznego; najdokładniejsze dane o tej planecie uzyskano dzięki sondzie kosmicznej Mariner.

WENUS, astr. druga, wg oddalenia od Słońca, planeta Układu Słonecznego; widoczna nad horyzontem przed wschodem Słońca, popularnie zwana Gwiazdą Poranną (Jutrzenka), zaś po zachodzie Słońca – Gwiazdą Wieczorną; znana już w starożytności; była badana przez sondy kosmiczne: Pioneer, Wenus, Magellan.

MARS, astr. czwarta wg oddalenia od Słońca planeta Układu Słonecznego; najlepiej zbadana; ma 2 naturalne satelity (Phobos, Deimos), atmosferę (rzadszą od ziemskiej); liczne kratery (brzeg jednego z nich – Olympic Mons, jest najwyższą górą w Układzie Słonecznym – 26 km); temperatura powierzchni waha się od ok. –90°C do ok. +30°C; 27 XI 1971 lądownik próbnika kosmicznego Mars 2 jako pierwszy osiągnął powierzchnię Marsa; zob. też Mariner, Viking.

JOWISZ, astr. największa, piąta wg oddalenia od Słońca planeta Układu Słonecznego; ma 16 naturalnych satelitów (Metis, Andrastea, Amalthea, Thebe, Io, Europa, Ganimedes, Callisto, Leda, Himalia, Lisithea, Elara, Ananke, Carme, Pasiphea, Sinope) oraz 3 pierścienie; najdokładniejsze dane o Jowiszu uzyskano dzięki sondom kosmicznym Pioneer 10 i 11 oraz Voyager 1 i 2.

JOWISZ, astr. największa, piąta wg oddalenia od Słońca planeta Układu Słonecznego; ma 16 naturalnych satelitów (Metis, Andrastea, Amalthea, Thebe, Io, Europa, Ganimedes, Callisto, Leda, Himalia, Lisithea, Elara, Ananke, Carme, Pasiphea, Sinope) oraz 3 pierścienie; najdokładniejsze dane o Jowiszu uzyskano dzięki sondom kosmicznym Pioneer 10 i 11 oraz Voyager 1 i 2.

SATURN, astr. szósta wg oddalenia od Słońca planeta Układu Słonecznego; ma 18 naturalnych satelitów (Pan, Atlas, Prometeusz, Pandora, Epimetheus, Janus, Mimas, Enceladus, Tethys, Telesto, Calypso, Dione, Helena, Rhea, Tytan, Hyperion, Iapetus, Phoebe) i rozciągający się od ok. 67 tys. km do ok. 480 tys. km od środka planety układ 7 pierścieni, składających się z brył i drobnych okruchów; badany przez sondy kosmiczne Pioneer i Voyager.

NEPTUN, astr. ósma wg oddalenia od Słońca planeta Słonecznego Układu; ma 8 naturalnych satelitów (Najada, Talassa, Despoina, Galatea, Larissa, Proteus, Tryton, Nereida) i 4 pierścienie; odkryty 1846; niewidoczny gołym okiem; badany przez sondę kosmiczną Voyager 2.

PLUTON, astr. najdalsza, wg oddalenia od Słońca, i najmniejsza ze znanych planeta w Układzie Słonecznym; odkryty 1930; ma jednego satelitę naturalnego – Charona.

PLANETY, ciała niebieskie o średnicach większych niż 1000 km, obiegające gwiazdę i nie mające własnych źródeł energii promienistej, widoczne dzięki oświetleniu ich promieniowaniem gwiazdy. Obecnie jest znanych 9 planet należących do Układu Słonecznego: Merkury, Wenus – planety dolne, Ziemia Mars, Jowisz, Saturn, Uran, Neptun, Pluton – planety górne. Niektóre planety mają układy satelitów (księżyców); liczba znanych satelitów poszczególnych planet wynosi od 1 (Ziemia, Pluton) do 20 (Saturn). Nie odkryto dotychczas satelitów Merkurego i Wenus. Masy Planet są wyznaczane na podstawie pomiarów ich oddziaływań dynamicznych na pozostałe ciała Układu Słonecznego. Do wyznaczania masy planet mających satelity stosuje się prawa Keplera. Masy planet nie mających satelitów są obliczane na podstawie perturbacji, jakie te planety wywołują w ruchu pozostałych planet, komet i planetoid. W Układzie Słonecznym planetą o największej masie (319 razy większej od masy Ziemi, 71% masy wszystkich planet) jest Jowisz, planetą o najmniejszej masie (około 500 razy mniejszej od masy Ziemi) – Pluton. Łączna masa planet jest równa 1/741 masy Słońca, tj. 2,69ţ1027 kg.
Planety są bryłami o kształcie zbliżonym do elipsoidy obrotowej o niewielkim spłaszczeniu, ich średnice wynoszą wynoszą od około 2300 km (Pluton) 142 800 km (Jowisz). U większości planet wykryto atmosfery, które stanowią otoczki gazowe utrzymujące się przy powierzchni planet dzięki dzięki przyciąganiu grawitacyjnemu. Zaledwie nikłe ślady atmosfery stwierdzono na Merkurym, bardzo rzadką atmosferę ma Mars. Grube atmosfery, nie przepuszczające promieniowania optycznego, mają: Wenus, Jowisz, Saturn, Uran, Neptun. W widmach promieniowania Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna występują wyraźne pasma absorpcyjne metanu, co świadczy o dużej zawartości tego związku w ich atmosferach. W atmosferach Wenus i Marsa istnieje znacznie większa ilość dwutlenku węgla niż w atmosferze Ziemi. Ziemia, Jowisz, Saturn, Uran i Neptun mają magnetosfery.
Nazwą planety obejmowano w starożytności ciała zmieniające swe położenie względem gwiazd (a więc także Słońce i Księżyc). Obecnie niekiedy małymi planetami nazywa się planetoidy, a sztucznymi planetami – obiekty wprowadzone przez człowieka na orbitę okołoziemską.

SŁONECZNY UKŁAD, zespół ciał niebieskich poruszających się w przestrzeni wraz ze Słońcem, powiązanych siłami wzajemnych oddziaływań, z których najsilniejsze jest grawitacyjne oddziaływanie Słońca. Ciałem centralnym, skupiającym prawie całą (99,85%) masę Układu Słonecznego, jest Słońce, obiegane przez 9 planet (Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran, Neptun, Pluton); wokół 7 planet krążą naturalne satelity (ponad 60). Między orbitami Marsa i Jowisza rozciąga się pas planetoid, z których część, poruszając się po orbitach silnie wydłużonych, zbliża się do Słońca bardziej niż Ziemia. Wśród ciał Układu Słonecznego są także meteoroidy i komety; obecna jest też materia międzyplanetarna w postaci gazu, plazmy i pyłu kosmicznego; pył obserwowany jest w postaci światła zodiakalnego; strumienie plazmy płyną od Słońca w postaci wiatru słonecznego z prędkością około 300-800 km/s. Przestrzeń międzyplanetarna jest przeniknięta polem magnetycznym, którego linie sił są wynoszone ze Słońca wraz z materią. Masa Układu Słonecznego wynosi 1,994ţ 1030kg; jego rozmiary, określone średnicą orbity Plutona, wynoszą około 12 mld km (80 jednostek astronomicznych), wiele jednak komet obiega Słońce po orbitach o półosiach rzędu kilkudziesięciu tysięcy jednostek astronomicznych. Przez planety tradycyjnie rozumie się większe ciała obiegające bezpośrednio Słońce. Satelity (księżyce), poruszające się wokół planety, razem z nią obiegają Słońce. W przypadku niewielkiej różnicy mas satelity i planety (przypadek Pluton-Charon) często mówimy o planecie podwójnej. Największą planetą jest Jowisz o masie równej 0,0001 masy Słońca. Dolna granica wielkości planet jest umowna. Pluton o średnicy około 2340 km uważany jest za planetę, zaś mniejsza Ceres (średnica 914 km) jest nazywana planetoidą (używa się także terminów: asteroida i planetka). Podobne pod względem masy do planetoid są komety. Jeszcze mniejsze ciała nazywamy meteoroidami, mikrometeoroidami i najmniejsze – pyłem kosmicznym. Na ogół ciało o rozmiarach poniżej 1 m nazywamy meteoroidem, zaś powyżej 100 m – planetoidą.
Wszystkie ciała Układu Słonecznego poruszają się wokół wspólnego środka masy (położonego blisko środka Słońca), który z kolei porusza się wokół środka masy Galaktyki, obiegając jej jądro w ciągu około 200 mln lat, w przybliżeniu po kole o promieniu około 10 kpc (*parsek), z prędkością około 250 km/s. Układ Słoneczny znajduje się około 15 kpc na północ od płaszczyzny równika Galaktyki. W stosunku do najbliższych gwiazd Układ Słoneczny porusza się z prędkością około 20 km/s w kierunku gwiazdozbioru Herkulesa.
Według współczesnych teorii, Słońce i planety powstały z jednego obłoku materii protosłonecznej. Prawdopodobnie w wyniku wybuchu znajdującej się w jego pobliżu gwiazdy supernowej, został zapoczątkowany proces grawitacyjnego zapadania się obłoku połączony z równoczesnym jego wzbogacaniem w najcięższe pierwiastki. W miarę kurczenia się obłoku, w jego centralnej części uformowało się Słońce otoczone wirującym gazowo-pyłowym dyskiem. Cząstki pyłu, w wyniku wzajemnych zderzeń, łączyły się stopniowo ze sobą, tworząc coraz większe twory; część z nich stała się zarodkami planetarnymi; wskutek wzajemnych oddziaływań grawitacyjnych zarodki te łączyły się tworząc – w ciągu paruset milionów lat – planety. Mniejsze twory przetrwały w postaci planetoid, komet i meteoroidów.
Słońce jest niedużą gwiazdą zaliczaną do klasy G2V. W jego wnętrzu zachodzi proces syntezy jąder (*reakcja termojądrowa). Ponieważ procesy termojądrowe wymagają ogromnych ciśnień i temperatur, mogą zachodzić jedynie w dużych ciałach niebieskich. W środku Słońca temperatura wynosi około 16 milionów K, a gęstość 1,6ţ105 kg/m3. Temperatura powierzchni (tzw. fotosfery) Słońca jest równa około 6000 K. Całkowita energia promieniowania słonecznego wynosi 3,9ţ1026 J/s; na Ziemię dociera znikoma część tej energii, ale i tak na powierzchnię 1 m2, ustawioną prostopadle do promieni pada około 1370 J/s (tzw. stała słoneczna). Niewielka część energii traconej przez Słońce przypada na strumień wiatru słonecznego (strumień całkowicie zjonizowanej wodorowo-helowej plazmy poruszającej się z prędkością około 300-800 km/s) oraz promieniowanie ultrafioletowe, rentgenowskie i strumienie cząstek elementarnych. Ilość traconej w ten sposób energii zależy od aktywności Słońca związanej z ilością tzw. plam słonecznych.
Ruchy ciał Układu Słonecznego
Orbity. Wszystkie ciała niebieskie przyciągają się wzajemnie zgodnie z prawem powszechnego ciążenia odkrytym przez Newtona. Głównym efektem przyciągania jest ruch ciał Układu Słonecznego wokół wspólnego środka masy po torach nazywanych orbitami. Ponieważ przeważająca część masy skupiona jest w Słońcu, środek masy Układu Słonecznego znajduje się blisko środka Słońca. Punkt orbity najbliższy Słońca nazywamy peryhelium, najdalszy – aphelium (dla satelitów Ziemi odpowiednio: perygeum i apogeum, ogólnie – perycentrum i apocentrum). Biorąc pod uwagę orbity planet, dzielimy je na planety wewnętrzne (krążące blisko Słońca), oraz planety zewnętrzne. Planetami wewnętrznymi są: Merkury, Wenus, Ziemia i Mars. Pozostałe planety to planety zewnętrzne. Planety krążące wewnątrz orbity Ziemi nazywane są też planetami dolnymi (Merkury i Wenus), zaś planety o orbitach na zewnątrz orbity ziemskiej – planetami górnymi.
Prawa Keplera. Przy rozpatrywaniu ruchu danej planety często można pominąć przyciąganie innych planet. Planety spełniają w tym przypadku 3 prawa odkryte przez J. Keplera. I prawo: orbita każdej planety jest elipsą, w której ognisku znajduje się Słońce; II prawo: prędkość polowa planety jest stała; oznacza to, że promień wodzący planety (odcinek łączący planetę ze Słońcem) zakreśla jednakowe pola w równych odstępach czasu; III prawo: stosunek sześcianów wielkich półosi a orbit planet do kwadratów okresu T obiegu planet wokół Słońca (a3/T2) jest jednakowy dla wszystkich planet.Aby w pełni opisać ruch planety po orbicie keplerowskiej potrzebne jest 6 wielkości (tzw. parametry orbity). Orbity satelitów obiegających planety także spełniają prawa Keplera.

Posted in Referaty | Leave a comment

Prąd zmienny

ZJAWISKO INDUKCJI
W wyniku zmian strumienia indukcji magnetycznej w przewodniku kołowym lub zwojnicy można wzbudzić prąd elektryczny. Prąd ten będziemy nazywać prądem indukcyjnym. Zjawisko powstania prądu indukcyjnego nazywamy zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej.

REGUŁA LENZA określa kierunek prądu indukcyjnego
Kierunek prądu indukcyjnego w przewodniku jest, że powstałe pole magnetyczne przeciwdziała przyczynie która go wywołuje.

SEM INDUKCJI
-Nazywamy stosunek pracy do ładunku
-Jeśli przewodnik porusza się w polu magnetycznym siła elektromagnetyczna indukcji jest wynikiem działania na elektrony siły Lorenza
-W poruszającym się przewodniku w polu magnetycznym również powstaje prąd indukcyjny
-Prądy indukcyjne powstają w bryłach i płytach metalowych i nazywa się je prądami wirowymi Faucoulta
Wartość SEM indukcji jest równa zmianie strumienia indukcji elektromagnetycznej podzielonej przez przyrost czasu w którym ten przyrost nastąpił

BETATRON
Jest to kołowy, cylindryczny akcelerator, przyśpieszający elektrony. W działaniu betatronu zostały wykorzystane dwa fakty
-zmienne pole magnetyczne wytwarza wirowe pole elektryczne
-w polu magnetycznym tor elektronów ulega zakrzywieniu w skutek działania sił Lorenza

INDUKCJA WZAJEMNA
Polega na indukowaniu prądu w drugim obwodzie na skutek zmian strumienia w obwodzie pierwszym

ENERGIA W OBWODZIE ZE ŹRÓDŁEM NAPIĘCIA
-W obwodzie prądu stałego wykonana jest praca a źródło napięcia ma określoną moc.
-Wykonana praca w obwodzie z samoindukcją będzie równa polu trójkąta
-Praca wykonana przez źródło zależy tylko od maksymalnego natężenia i indukcyjności cewki

PRAWO FARADAYA
Wartość SEM indukcji jest równa zmianie strumienia magnetycznego podzielonej przez przyrost czasu w którym ta zmiana nastąpiła. SEM indukcji jest proporcjonalna do szybkości zmian strumienia magnetycznego

INDUKCJA WŁASNA ( SAMOINDUKCJA )
Zjawisko wzbudzania SEM w cewce ( ogólnie w przewodniku ), przez którą płynie prąd o zmieniającym się natężeniu, powodujący powstawanie zmiennego pola magnetycznego. Wartość SEM samoindukcji jest proporcjonalna do szybkości zmian natężenia prądu w obwodzie

PRĄD PRZEMIENNY
Nazywamy taki prąd, którego wartość natężenia i kierunek przepływu zmieniają się okresowo. Najczęściej spotykanym prądem przemiennym jest prąd sinusoidalny.

NATĘŻENIE SKUTECZNE
Nazywamy natężenie prądu stałego, którego moc jest równa mocy rozważanego prądu przemiennego ( prąd stały w danej jednostce czasu wykona taką samą pracę jaką wykonałby prąd przemienny

NAPIĘCIE SKUTECZNE
Nazywamy napięcie prądu stałego, którego moc jest równa mocy rozważanego prądu przemiennego

MOC PRĄDU PRZEMIENNEGO
Jest równa iloczynowi napięcia skutecznego, natężenia skutecznego i cosinusa kąta alfa przesunięcia fazowego

TRANSFORAMTOR
Jest urządzeniem służącym do obniżania lub podwyższania napięcia prądu przemiennego. Zasada działa oparta jest na zjawisku samoindukcji. Transformator składa się z dwóch uzwojeń o różnej ilości zwojów nawiniętych na wspólny rdzeń. Do jednego z tych uzwojeń przyłancza się źródło napięcia przemiennego. Powoduje to w rdzeniu zmianę strumienia.

W rzeczywistych transformatorach moc uzyskiwana w uzwojeniu wtórnym jest mniejsza od mocy prądu w uzwojeniu pierwotnym. Sprawność transformatora można policzyć jako stosunek mocy wyjściowej do mocy wejściowej

Transformator podwyższa napięcie wtedy, gdy na uzwojeniu wtórnym jest więcej zwoi niż na uzwojeniu pierwotnym. Napięcie wyjściowe jest tyle razy większe od napięcia wejściowego, ile razy liczba zwoi uzwojenia wtórnego jest większa od liczby zwojów uzwojenia pierwotnego. Transformator podwyższając napięcie obniża natężenie prądu.

PIERWSZE PRAWO MAXWELLA
Zmienne pole elektryczne wytwarza wirowe pole magnetyczne. Krążenie wektora indukcji magnetycznej po krzywej L jest proporcjonalne do zmian strumienia pola elektrycznego przechodzącego przez powierzchnię S rozpiętą na tej krzywej

DRUGIE PRAWO MAXWELLA
Zmienne pole magnetyczne wytwarza wirowe pole elektryczne. Krążenie wektora natężenia pola elektrycznego po krzywej zamkniętej L jest równe ze znakiem przeciwnym czasowej pochodnej strumienia indukcji przechodzącego przez powierzchnię rozpiętą na krzywej L

PRĄDNICA
W prądnicy wykorzystano zjawisko indukcji elektromagnetycznej. W prądnicy zachodzi przemiana energii mechanicznej na energię elektryczną.
Działanie prądnicy polega na tym, że obracając ramką w polu magnetycznym zmieniamy strumień indukcji magnetycznej w czasie.

INDUKTOR
Induktor pozwala otrzymywać napięcia, rzędu kilkudziesięciu tysięcy woltów przy użyciu nawet jednego akumulatora.
Wskutek zmian pola magnetycznego w rdzeniu w każdym zwoju drugiego solenoidu powstaje siła elektromotoryczna indukcji. Ponieważ tych zwoi jest bardzo dużo i są połączone szeregowo, więc całkowita siła elektromotoryczna będzie bardzo duża.

MIERNIKI PRĄDU PRZEMIENNEGO
Muszą być zbudowane inaczej niż mierniki prądu stałego. Skała przyrządów nie jest liniowa. Zasada działania amperomierza i woltomierza opiera się na sile działającej na ruchomą ramkę z płynącym przez nią prądem umieszczonej w polu magnetycznym lub w drugiej zwojnicy. Ze względu na budowę możemy wyróżnić mierniki : megnetoelekryczne, elektromagnetyczne, elektrodynamiczne

OPÓR
Opór pojemnościowy obwodu jest stały dla danego obwodu i zależy od częstotliwości SEM doprowadzonej do obwodu.
Wśród oporności można wyróżnić
a)oporność czynną – jest to oporność obwody dla prądy elektrycznego, która powoduje, że część energii tego prądu zostaje zamieniona na energię cieplną
b)oporność bierną – jest to oporność obwodu dla prądu przemiennego, która nie powoduje zmniejszania się energii tego prądu
c)oporność pozorna – oporność obwodu dla prądu przemiennego która składa się zarówno z oporności czynnej jaki i biernej

Posted in Prace | Leave a comment

Szkodliwość hałasu na organizm ludzki

Hałas to dziwne słowo i zjawisko nie mające ani jednobrzmiącej definicji ani nawet pochodzenia. Aleksander Brückner definiuje hałas (hałasować, hałasić, hałaśliwy) jako słowo „dawniej nieznane, może do hała- dorobione”. A „ z hała- lub hara- okrzyk lekceważenia jak hała-drała, na hałaj-bałaj” . Tak więc słowo dawniej nieznane dzisiaj nabrało wyraźnego znaczenia. Encyklopedia Popularna PWN definiuje hałas jako każdy dźwięk niepożądany lub szkodliwy dla zdrowia ludzkiego. Proste? Nie bardzo, bo szkodliwość ta zależy od wielu czynników: natężenia, zakresu częstotliwości, charakteru zmian w czasie długotrwałości zmian w czasie, wrażliwości osobniczej itd.

W Słowniku języka polskiego PWN hałas z kolei jest definiowany jako nieskoordynowane, zakłócające spokój głośne dźwięki, a hałasować to: robić hałas, głośno się zachowywać, stukać, łomotać, huczeć, krzyczeć, wrzeszczeć. Inna bardzo ładna definicja hałasu to: dokuczliwy, dziki, ogłuszający, piekielny hałas. W tym miejscu chcę wyraźnie podkreślić, że nie mam nic przeciwko futbolowi i jego ulubieńcom. A hałastra to: gawiedź, zgraja, i prymitywny motłoch, jakby kto nie wiedział.

Hałas obecnie istnieje wszędzie. Atakuje nasze uszy w domu, w szkole, w pracy. Często jest składnikiem relaksu i wypoczynku !!!??? Głośna pop- muzyka czy ryk stadionów należą do elementów wypoczynku dużych grup ludzi.

Nikt chyba dzisiaj nie wątpi, że hałas jest szkodliwy. Hałas uszkadza słuch i może doprowadzić do jego utraty. Lecz hałas uszkadza nie tylko narząd słuchu. Stwierdzono, że pod wpływem hałasu następuje skurcz drobnych naczyń tętniczych, występują zmiany w funkcjonowaniu układu nerwowego, zmniejsza się funkcja ślinianek i błony śluzowej żołądka, występują zakłócenia wzroku np. upośledzenie rozróżniania barw i ograniczenie pola widzenia, obniża się precyzja ruchów, zmniejsza wydolność psychiczna i występuje szybciej zmęczenie.

Każda fala dźwiękowa może być wykryta przez ucho, w narządzie słuchu przetworzone na impulsy nerwowe i za pomocą nerwu słuchowego przekazane do ośrodka słuchu w mózgu, tam są odczytywane jako dźwięki o różnym natężeniu – od szelestu do ogłuszającego ryku startującego odrzutowca. Natężenie dźwięku mierzymy w decybelach. Szept wykazuje ok. 15 dB, a ruchliwa ulica ok. 90 dB. Dźwięki głośniejsze niż 100 dB stają się nieznośne dla ucha, o natężeniu ok. 140 dB wywołują ból i mogą poważnie uszkodzić błonę bębenkową. Zbyt duży hałas może uszkodzić także pracę kosteczek słuchowych czy nerwu słuchowego co prowadzi do głuchoty. Utrata słuchu może także wystąpić u osób narażonych na ciągły hałas, np. w fabryce lub być następstwem nagłego „wybuchu” hałasu o ogromnym natężeniu. Słuchanie zbyt głośnej muzyki z tzw. walkamnów może także spowodować kłopoty ze słuchem.

Tabela przedstawia natężenie dźwięku w różnych sytuacjach

140 dBPróg bólu
130 dBStartujący odrzutowiec
120 dBNiskie obroty silnika odrzutowego
110 dBGrupa rockowa
100 dBMłot pneumatyczny
90 dBRuch uliczny
80 dBPociąg
70 dBOdkurzacz
50/60 dBRuchliwe biuro, tłum
40 dBRozmowa
20 dBBiblioteka
10 dBDźwięk okolic wiejskich
0 dBPróg słyszalności

Uważa się, że ekspozycja na hałas przekraczający 85 dB jest możliwa bez uszczerbku dla zdrowia. Np praca w ciągłym hałasie w granicach 95-100 dB nie może trwać dziennie dłużej niż 40-100 min., zaś praca w hałasie do 110 dB – nie dłużej niż 10 minut dziennie. W przypadku narażenia pracowników na hałas o różnym poziomie narażenia w czasie należy określić ekwiwalentny poziom hałasu, który jest sumą stosunku najwyższej dopuszczalnej ekspozycji na hałas w poszczególnych poziomach natężenia do okresu faktycznej ekspozycji w tych samych poziomach. Jeżeli suma tych stosunków przekracza liczbę 1 to przyjmuje się, że została przekroczona dopuszczalna dawka hałasu.

Okresy dopuszczalnej ekspozycji na hałas w zależności od jego natężenia (w/g rządowych normatywów USA z 1993r.)

Okresy najdłuższej dopuszczalnej ekspozycji na hałasPoziom natężenia hałasu
8 godz.85 dB
4 godz.90 dB
2 godz.95 dB
1 godz.100 dB
30 min105 dB
15 min110 dB
7,5 min115 dB

Oprócz norm i przepisów dotyczących hałasu w środowisku istnieją również inne normy określające dopuszczalne wartości hałasu np. normy dopuszczalnego poziomu dźwięku hałasów przenikających do pomieszczeń mieszkalnych i użyteczności publicznej od wszystkich żródeł i od instalacji i urządzeń w budynku, normy dotyczące hałasu komunikacyjnego itp.

W środowisku w którym żyjemy występuje nie tylko hałas „słyszalny” tonalny, ale również hałas o częstotliwościach niesłyszalnych dla ucha ludzkiego, który jest również szkodliwy dla naszego słuchu.

Hałas infradżwiękowy o bardzo niskiej częstotliwości, poniżej 20 Hz emitowany jest przez maszyny i urządzenia przepływowe, takie jak sprężarki, silniki wysokoprężne, młoty, wentylatory przemysłowe, dmuchawy wielkopiecowe. Źródłem infradźwięków mogą być masy wody w zaporach i kanałach wodnych, transport lądowy, wodny i lotnictwo. Fale infradźwiękowe osiągaja bardzo duże długości (najkrótsza fala ma długość 17m) mogą się rozchodzić na duże odległości od źródła (nawet setki km) i stwarzać w ten sposób zagrożenie na znacznym obszarze. Hałas ten u źródła może osiągać poziom dochodzący do 135 dB. Zagrożenie jest tym większe, że od wartości poziomów 130 dB może występować dodatkowo zjawisko rezonansu narządów wewnętrznych, które może doprowadzić do zaburzeń w funkcjonowaniu komórek, tkanek i narządów, powodując przy poziomach pow. 160 dB mechaniczne zniszczenie struktur organizmu.

Hałas ultradźwiękowy o wysokiej częstotliwości, powyżej 20 000 Hz (20kHz) emitowany jest przez m.in. lutownice ultradźwiękowe, wanny lutownicze, zgrzewarki, płuczki, narzędzia pneumatyczne, sprężarki, palniki, niektóre maszyny włókiennicze.
Ultradźwięki są wykorzystywane w procesach technologicznych, a także w diagnostyce medycznej, w przemyśle spożywczym, w defektoskopii itp. Ultradźwięki mogą byc bardzo niebezpieczne przy nieodpowiednim stosowaniu i nieprzestrzeganiu podstawowych zasad obsługi urządzeń ultradźwiękowych.

W celu zmniejszenia hałasu można dążyć do takiego ustawienia maszyn, aby dźwięki przez nie emitowane nie nakładały się na siebie i nie nasilały hałasu ogólnego. Inna metodą jest komasowanie hałaśliwych urządzeń w jednym miejscu i poprzez np. automatykę ograniczanie liczby osób zagrożonych, a tych, którzy muszą już zostać w niebezpiecznych miejscach wyposażanie w specjalne ochrony i ograniczanie czasu ekspozycji.

Dobre rezultaty uzyskuje się dzięki zastosowaniu specjalnych ekranów dźwiękochłonnych, paneli, materiałów i ustrojów dźwiękoizolacyjnych i dźwiękochlonnych.

Wszystkie te metody nie zmieniają jednak faktu, że podstawową metodą walki z hałasem jest likwidowanie jego źródeł i nie tworzenie nowych.

(wersja pracy z obrazkami w załączonym załączniku)

Posted in Referaty | Leave a comment

Fale elektromagnetyczne. Teoria Maxwella

1.Obwód drgający LC jest źródłem drgań elektromagnetycznych , czyli w tym obwodzie można wytwarzać fale elektromagnetyczne
2.Istnienie fal elektromagnetycznych przewidział angielski fizyk James Maxwell w drugiej połowie XIX w , a Hertzowi udało się te fale otrzymać w 1888 r.
3.Fale elektromagnetyczną stanowią przemieszczające się w przestrzeni zaburzenia pola elektromagnetycznego.
4.Fale elektromagnetyczne rozchodzą się z prędkością światła. Drgania pola elektrycznego i magnetycznego odbywają się z tą samą fazą. Wektory natężeń tych pól są wzajemnie prostopadłe, a jednocześnie obydwa są prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fali elektromagnetycznej. Prędkość światła w ośrodkach materialnych jest mniejsza od prędkości światła w próżni i wyraża się wzorem :

5.Na podstawie doświadczenia z otwartym obwodem drgań i dostrojonym do niego obwodem rezonansowym potwierdził założenia teori Maxwella i odkrył następujące właściwości fal elektromagnetycznych :
-w próżni fale elektromagnetyczne rozchodzą się prostoliniowo, z prędkością c
-fale elektromagnetyczne nie przechodzą przez przewodnik lecz zostają od nich odbita zgodnie z prawem odbicia ruchu falowego, natomiast przechodzą przez dielektryk i ulegają w nim zjawisku załamania.
-Fale elektromagnetyczne padające i odbite interferują ze sobą tworząc fale stojące.

T: Przegląd fal elektromagnetycznych

FALE RADIOWE
To takie fale elektromagnetyczne o częstotliwości mniejszej od 3*1012 Hz i długości większej od 0,1 mm. Fale te powstają przez wypromieniowanie energi z anteny nadawczej. W zależności od długości fale te dzielimy na :
·długie – od 800 do 2000 m, rozchodzą się nisko po powierzchni ziemi, są słabo pochłaniane przez ziemię i dają dobry odbiór nawet na odległości kilku tysięcy kilometrów
·średnie – 200 do 600 m. Ulegają dużemu pochłanianiu przez ziemię, dają dobry odbiór do 400 m. Zasadniczy wpływ na rozchodzenie się fal ma atmosfera
·krótki – od 10 do 100m. Mają własności odbijania się od górnych warst atmosfery i obejmują swoim zasięgiem całą kulę ziemską
·ultrakrótkie – 10 cm do 10 m. Fale te rozchodzą się liniowo, dlatego ich zasięg ograniczony jest krzywizną kuli ziemskiej, mają zastosowanie w radiostacjach
Fale radiowe ulegają rozproszeniu i pochłanianiu, odbiciu i załamaniu

MIKROFALE
Mają długość od 1mm do 30 cm, o częstotliwości od 1 do 300 GHz
Zastosowanie : radar, urządzenia grzewcze, kuchenki mikrofalowe, łącza telekomunikacyjne, astrologia, radioteleskopy, fizyka doświadczalna.
Mikrofale są szkodliwe dla organizmu.

PODCZERWIEŃ
Żródłem jest każde rozgrzane ciało. Stosowana jest w noktowizorach, komunikacji, technice wojskowej, piloty RTV. Noktowizja to widzenie w podczerwieni.

ULTRAFIOLET
Fale mają długość od 10 do 400 nm. Nie wywołuje wrażeń wzrokowych. Promieniowanie to dzieli się na :
-zakres a o długości 315 – 400 nm
-zakres b o długości 280 – 315 nm
-zakres c o długości 200 – 280 nm
-nadfiolet próżniowy 10 – 200 nm
Najsilniejszym źródłem jest słońce i lampa kwarcowa.
Stosowane są w medycynie, przemyśle spożywczym, analiza luminezencyjna, świetlówka, sterylizacja pomieszczeń, biologia, badania mikroskopowe, kryminalistyka, muzeum.
W małych dawkach jest zdrowotne, w dużych szkodliwe

RENTGEN
1885 – odkrył Rentgen
Własności :
- długość 0,03 A do 200 A A = 1*10-10 m
Fale o dużej częstotliwości są niewidzialne dla oka, oddziaływują na kliszę fotograficzną, rozchodzą się prostoliniowo, podlegają interferencji i ugięciu, przenikają przez materiały przez które światło nie przejdzie np. drewno aluminium. Są pochłaniane przez materiały o dużym ciężaże właściwym np. ołów.
Zastosowanie : medycyna, technika
Źródło : lampa, korona słoneczna, ciało niebieskie.

GAMMA
Długość mniejsza od 10-10. Emitowana przez jądra atomowe, wzbudzone podczas przemian jądrowych naturalnych, sztucznych, a także powstające w wyniku zderzeń cząsteczek naładowanych czy też aninilacji

WŁAŚCIWOŚCI FAL ELEKTROMAGNETYCZNYCH
-fale elektromagnetyczne emiotowane są z nadajnika, a odbierane przez odbiornik
-f.e. przechodzą przez izolatory, a nie przechodzą przez przewodniki
-f.e. podlegają zjawisku odbicia zgodnie z prawem odbicia
-f.e. jest falą poprzeczną
-f.e. ulegają zjawisku dyfrakcji, interferencji i polaryzacji

PRĘDKOŚĆ ŚWIATŁA
Światło rozchodzi się w próżni ze stałą prędkością, która w przybliżeniu wynosi c = 3*10 8 m/s. Według współczesnej fizyki jest to największa prędkość, jaką może uzyskać obiekt materialny.

DYFRAKCJA ŚWIATŁA
Dyfrakcja światła polega na odchyleniu kierunku rozchodzenia się światła od kierunku pierwotnego, jeśli przechodzi ono przez niewielkie otwory lub szczeliny oraz kiedy natrafia na przeszkody. Efektem ugięcia światła jest obraz przedstawiający układ jasnych i ciemnych prążków. Szczególnie wyraźnie zjawisko dyfrakcji można zaobserwować przy przejściu światła przez siatkę dyfrakcyjną. Zjawisko dyfrakcji potwierdza falową naturę światła.

INTERFERENCJA ŚWIATŁA
Interferencja światła polega na nakładaniu się przynajmniej dwóch wiązek światła spójnego, w wyniku czego otrzymuje się obraz interferencyjny w postaci jasnych i ciemnych prążków (miejsc wzajemnego wzmacniania się i wygaszania światła docierającego z różnych źródeł).
Zjawisko interferencji potwierdza falową naturę światła.

SIATKA DYFRAKCYJNA
Siatką dyfrakcyjną nazywamy układ wielu równoległych i równoodległych szczelin (płytka szklana, zarysowana równoległymi liniami w ilości przynajmniej kilkuset na 1 mm). Promienie światła ugięte na siatce dyfrakcyjnej interferują ze sobą, dając na ekranie ciemne i jasne prążki interferencyjne (w zależności od fazy w jakiej się spotkają). Jasny prążek na środku ekranu nazywany jest zerowym. Kolejne prążki po obu jego stronach nazywa się odpowiednio prążkami pierwszego rzędu, drugiego rzędu itd.
Warunek powstania n-tego prążka interferencyjnego:
d sin a = n lambda
d – stała siatki (odległość pomiędzy rysami);
a – kąt pomiędzy promieniem nieugiętym, a promieniem ugiętym, tworzącym jasny prążek n-tego rzędu;
lamda – długość fali świetlnej.

FALE ELEKTROMAGNETYCZNE
Falami elektromagnetycznymi nazywamy indukujące się wzajemnie zmienne poła elektryczne i magnetyczne, przy czym wektor natężenia pola elektrycznego i wektor indukcji poła magnetycznego są w każdym punkcie prostopadłe do siebie i do kierunku rozchodzenia się fali (fale poprzeczne). Prędkość rozchodzenia się fał elektromagnetycznych w próżni jest równa prędkości światła w próżni i jest określona wzorem:

WIDMO ELEKTROMAGNETYCZNE
Widmem elektromagnetycznym nazywamy zestawienie fal elektromagnetycznych według ich częstotliwości.
-widmo liniowe – dają poszczególne pierwiastki i obserwujemy go w postaci prążków
-widmo pasmowe – tworzy pasma barwne
-widmo ciągłe – tworzą kolejne barwy przechodząc jedna w drugą bez przerwy. W widmie ciągłym możemy wyróżnić następujące barwy : czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, indygo, niebieski, fiolet. Każda barwa ma inną długość. Na barwę wstążka rozszczepia się światło białe ( jest ono złożone ze wszystkich barw )

POLARYZACJA ŚWIATŁA
Zjawisko polaryzacji dotyczy wyłącznie fal poprzecznych i polega na uporządkowaniu drgań ośrodka. Światło jest falą elektromagnetyczną, więc ma charakter fali poprzecznej. Kierunek polaryzacji fali elektromagnetycznej jest taki, jak kierunek pola elektrycznego E~ (przez płaszczyznę polaryzacji należy rozumieć płaszczyznę zawierającą wektor E~ oraz kierunek rozchodzenia się fali). Światło, w którym drgania pola elektrycznego odbywają się w różnych kierunkach, nazywamy niespolaryzowanym. Jego polaryzacja polega na uporządkowaniu drgań wektorów natężenia pola elektrycznego E~.

Światło może być spolaryzowane:
-liniowo – drgania pola elektrycznego odbywają się tylko w jednym kierunku;
-kołowo – kierunek drgań obraca się cyklicznie (koniec wektora pola elektrycznego fali biegnącej zakreśla linię śrubową o przekroju kołowym).

Polaryzacja światła zachodzi podczas:
-załamania;
-rozpraszania;
-odbicia.

Posted in Prace | Leave a comment

Model atomu według rutherforda

Model atomu według Rutherforda

Rozkład dodatnich i ujemnych ładunków w atomie może być wyznaczony doświadczalnie za pomocą bezpośredniego “sondowania” wnętrza atomu. Takie sondowanie przeprowadził Rutherford, razem ze współpracownikami za pomocą cząstek alfa. Obserwowali oni zmianę kierunku ich lotu (rozproszenie) przy przechodzeniu przez cienka warstwę materii. Eksperyment przeprowadzono w następujący sposób:
Wydzielona za pomocą otworu wąska wiązka cząstek alfa, emitowanych przez promieniotwórczą substancję R, padała na cienką folię metalową F. Przy przechodzeniu przez folię tor cząstki alfa odchylał się od początkowego kierunku o różne kąty q. Rozproszone cząstki alfa uderzały w ekran E pokryty siarczkiem cynku, wywołane przez nie scyntylacje obserwowano przez mikroskop M. Mikroskop i ekran można było obracać wokół osi przechodzącej przez środek folii i ustawić pod dowolnym katem q. Całe urządzenie umieszczone było w komorze próżniowej celem uniknięcia rozpraszania cząstek alfa związanego ze zderzeniami z cząstkami powietrza.
Okazało się, że pewna liczba cząstek alfa rozpraszana jest pod bardzo dużymi kątami (prawie 180o). Po przeanalizowaniu wyników Rutherford doszedł do wniosku, że tak silne odchylanie cząstek alfa możliwe jest jedynie w przypadku, gdy wewnątrz atomu występuje nadzwyczaj silne pole elektryczne wytwarzane przez ładunek związany z dużą masą i skoncentrowany w bardzo małej objętości.
Opierając się na tym wniosku Rutherford w 1911 r. zaproponował jądrowy model atomu.
Według Rutherforda atom ma postać układu ładunków, w którego środku znajduje się ciężkie dodatnio naładowane jądro. Wokół jądra w całej objętości zajmowanej przez atom, po pewnych orbitach krążą ujemne elektrony. Prawie cała masa atomu skupiona jest w jądrze. Rozwijając teorie rozpraszania cząstek alfa Rutherford założył dalej, że cząstki a oraz jądro stanowią ładunki punktowe oraz, że prawo Coulomba i prawa mechaniki newtonowskiej są słuszne również dla małych odległości. Zgodnie z tymi założeniami między cząstką alfa, a jądrem działa siła odpychania, gdzie r oznacza odległość cząstki a od jądra atomu folii. Z praw mechaniki wynika, że pod wpływem tego rodzaju siły tor cząstki alfa ma kształt hiperboli. Siła odpychająca działa równocześnie na cząstkę alfa i na jądro atomu, ponieważ jednak jądro złota (Z = 47) ma masę wiele razy większą od masy cząstki alfa, więc można przyjąć, że jądro pozostaje w spoczynku. Jeżeli cząstka alfa porusza się dokładnie w kierunku jądra, to siła hamująca będzie narastać w miarę zbliżania się cząstki alfa do jądra aż do chwili jej zatrzymania, po czym rozpocznie się odpychanie, czyli ruch przyspieszony cząstki alfa w kierunku przeciwnym, wzdłuż tej samej prostej, po której cząstka zbliżała się do jądra, przy czym cały czas ruch cząstki alfa odbywa się po linii prostej. W przypadku rozproszenia wstecznego następuje zmiana kierunku toru o 180o. Jest to przypadek bardzo rzadki, gdyż wówczas cząstka alfa musiałaby się poruszać wzdłuż prostej przechodzącej przez jądro, którego rozmiary są bardzo małe. Cząstka alfa, lecąca dokładnie w kierunku jądra, dotarłaby do środka atomu na odległość, którą można wyznaczyć przyrównując energię kinetyczną cząstki do energii potencjalnej oddziaływania cząstki alfa z jądrem w momencie całkowitego zatrzymania cząstki. Z danych doświadczalnych wynikała również maksymalna wielkość jądra atomowego. Wielkość ta wyniosła pomiędzy 10-14, a 10-15 metra. Elektrony krążą dookoła jądra po obszarze około 10-10 metra. Tak więc wielkość jądra jest ponad 10000 razy mniejsza od wielkości całego atomu. Jednakże jądro skupia w sobie prawie całą masę atomu (ponad 99,9%).
Pomiędzy cząstką alfa, a jądrem atomu istnieje oddziaływanie – odpychanie zgodnie z siłą kolombowską:

Następnie zgodnie z wzorem, do którego doszedł Rutherford: N – liczba cząstek alfa rozproszonych w jednostce czasu wewnątrz kąta przestrzennego dQ jest równa:

gdzie: n – gęstość strumienia cząstek alfa, G – kąt rozproszenia alfa, E – energia cząstek.
Na podstawie liczby cząstek alfa rozproszonych pod kątem G można wyznaczyć liczbę Z elementarnych ładunków dodatnich w jądrze. Rutherford stwierdził, że liczba ta jest równa liczbie porządkowej pierwiastka w układzie okresowym.
Jeżeli znamy ładunek jądra można wyznaczyć górną granicę jego promienia (przy założeniu że jądro jest kulą). Suma promienia cząstki alfa i jądra jest mniejsza od minimalnej odległości r0 pomiędzy ich środkami w momencie zderzenia. Aby oszacować wartość r0 rozpatrzmy zderzenie centralne – rozproszenie pod kątem G = 180 stopni. Z prawa zachowania energii wynika, iż w momencie, gdy odległość pomiędzy cząstką alfa, a jądrem jest minimalna, jej energia kinetyczna zostaje całkowicie zamieniona na energię ich oddziaływania – na energię potencjalną:

gdzie m – masa cząstki alfa, v – prędkość cząstki alfa przed zderzeniem.

Po przekształceniu jest:

Z równania tego dla złota otrzymano r0 około 3,1*10-14 metra (prędkość cząstek alfa wynosiła 1,9*107 metra na sekundę). Wymiary jądra muszą być mniejsze od tej wielkości.
Tak więc wyniki doświadczeń nad rozpraszaniem cząstek a świadczą na korzyść zaproponowanego przez Rutherforda jądrowego modelu atomu. Jednakże ten model okazał się sprzeczny z prawami mechaniki klasycznej i elektrodynamiki. Ze względu na to, że układ nieruchomych ładunków nie może być stabilny, Rutherford zmuszony był zrezygnować ze statycznego modelu atomu i założyć, że elektrony poruszają się wokół jądra po zakrzywionych trajektoriach. Ale w tym przypadku elektron będzie poruszał się z przyspieszeniem, w związku z czym – zgodnie z elektrodynamiką klasyczną – powinien on nieprzerwanie emitować fale elektromagnetyczne. Procesowi emisji promieniowania towarzyszy strata energii, zatem elektron powinien w końcu spaść na jądro.
Model Rutherforda miał jednak kilka poważnych niezgodności. Zgodnie z klasyczną mechaniką poruszający się dookoła jądra elektron powinien emitować falę elektromagnetyczną. Emisja taka jest związana z ucieczką pewnej energii z układu elektron-jądro. Elektron powinien poruszać się więc nie po okręgu lecz po spirali i ostatecznie zderzyć się z jądrem. Atom jednakże jest trwały. Inne sprzeczności dotyczyły promieniowania – miało ono być ciągłe (gdyż czas obiegu elektronu zgodnie ze stratą energii powinien się w sposób ciągły zmieniać), a linie widmowe nie powinny występować.

Posted in Referaty | Leave a comment